CNCシステム技術の急速な進歩は、CNC工作機械の技術進歩を促す条件を整えました。市場のニーズと、CNC技術に対する現代の製造技術のより高い要求を満たすために、世界のCNC技術とその設備の現在の発展は、主に以下の技術的特徴に反映されています。
1. 高速
の開発CNC工作機械高速方向への加工は、加工効率を大幅に向上させ、加工コストを削減するだけでなく、部品の加工面品質と精度を向上させることができます。超高速加工技術は、製造業における低コスト生産の実現に幅広い応用性を持っています。
1990年代以降、欧米や日本などの国々は、新世代の高速CNC工作機械の開発と応用を競い合い、工作機械の高速化のスピードを加速させてきました。高速スピンドルユニット（電動スピンドル、回転速度15,000～100,000r/min）、高速・高加減速送り機構部品（高速移動速度60～120m/min、切削送り速度最大60m/min）、高性能CNC・サーボシステム、CNC工具システムなどにおいて、新たな技術革新が遂げられ、新たなレベルに到達しました。超高速切削機構、超硬耐摩耗性長寿命工具材料および研磨研削工具、高出力高速電動スピンドル、高加減速リニアモーター駆動送り部品、高性能制御システム（監視システムを含む）、保護装置など一連の技術分野における主要技術の解決により、新世代の高速CNC工作機械の開発と応用のための技術的基礎が提供されました。
現在、超高速加工において、旋削、フライス加工の切削速度は5000～8000m/分以上に達し、主軸回転数は30000rpm以上（一部は100000r/分まで到達可能）、ワークベンチの移動速度（送り速度）：1マイクロメートルの解像度で100m/分以上（一部は200m/分まで到達可能）、0.1マイクロメートルの解像度で24m/分以上、自動工具交換速度は1秒以内、小線補間の送り速度は12m/分まで達します。
2. 高精度
の開発CNC工作機械精密加工から超精密加工へと進むことは、世界中の産業界が注力する分野です。その精度はマイクロメートルレベルからサブミクロンレベル、さらにはナノメートルレベル（<10nm）にまで及び、その応用範囲はますます広がっています。
現在、高精度加工の要求により、一般的なCNC工作機械の加工精度は±10μmから±5μmに向上しています。精密加工センターの加工精度は±3～5μmです。±1～1.5μmに向上します。さらに高くなります。超精密加工精度はナノメートルレベル（0.001マイクロメートル）に入り、スピンドル回転精度は0.01～0.05マイクロメートル、加工真円度は0.1マイクロメートル、加工面粗さはRa=0.003マイクロメートルに達しています。これらの工作機械は、一般的にベクトル制御可変周波数駆動電動スピンドル（モーターとスピンドルが一体化）を使用し、スピンドルのラジアル振れは2μm未満、軸方向変位は1μm未満、シャフトアンバランスはG0.4レベルに達します。
高速・高精度加工工作機械の送り駆動方式は、主に「回転式サーボモータと高精度高速ボールねじ」と「リニアモータダイレクトドライブ」の2種類に分類されます。また、近年の並列工作機械では、高速送りも容易に実現できます。
ボールねじは、その成熟した技術と幅広い用途により、高精度（ISO3408レベル1）を実現するだけでなく、比較的低コストで高速加工を実現できます。そのため、現在でも多くの高速加工機に採用されています。現在、ボールねじを駆動源とする高速加工機の最大移動速度は90m/分、加速度は1.5Gです。
ボールねじは機械伝動装置に属し、伝動過程において弾性変形、摩擦、逆クリアランスが不可避的に発生し、運動ヒステリシスなどの非線形誤差が生じます。これらの誤差が加工精度に与える影響を排除するため、1993年にリニアモーターダイレクトドライブが工作機械に採用されました。中間リンクのない「ゼロ伝動」であるため、運動慣性が小さく、システム剛性が高く、応答速度が速いだけでなく、高速・加速度を実現でき、ストローク長は理論上無制限です。高精度位置フィードバックシステムの作用により、位置決め精度も高いレベルに達するため、高速・高精度加工工作機械、特に中大型工作機械にとって理想的な駆動方式となっています。現在、リニアモーターを用いた高速・高精度加工機の最高移動速度は毎分208m、加速度は2Gに達しており、依然として発展の余地が残されています。
3. 高い信頼性
ネットワークアプリケーションの発展により、CNC工作機械、CNC工作機械の高信頼性は、CNCシステムメーカーとCNC工作機械メーカーが追求する目標となっています。 1日に2交代制で稼働する無人工場の場合、無故障率P（t）= 99％以上で16時間以内に継続して正常に稼働する必要がある場合、CNC工作機械の平均故障間隔（MTBF）は3000時間以上である必要があります。 1台のCNC工作機械のみの場合、ホストとCNCシステム間の故障率比は10：1です（CNCの信頼性はホストの信頼性より1桁高いです）。この時点で、CNCシステムのMTBFは33333.3時間より大きく、CNCデバイス、スピンドル、ドライブのMTBFは100000時間より大きくなければなりません。
現在の海外製CNC装置のMTBF値は6000時間を超え、駆動装置は30000時間を超えています。しかし、理想的な目標値からは依然として乖離があることがわかります。
4. 複利
部品加工の工程では、ワークのハンドリング、ローディング・アンローディング、取り付け・調整、工具交換、主軸の速度調整など、膨大な無駄な時間が消費されます。これらの無駄時間を可能な限り短縮するために、複数の加工機能を1台の工作機械に統合することが求められています。そのため、近年、複合機能工作機械が急速に発展しています。
フレキシブル製造分野における工作機械複合加工の概念とは、工作機械がワークを一度でクランプした後、CNC加工プログラムに従って、同一または異なる種類の加工方法による多工程加工を自動で実行し、複雑な形状の部品の旋削、フライス加工、穴あけ、ボーリング、研削、タッピング、リーマ加工、拡張などのさまざまな加工工程を完了する能力を指します。角柱部品の場合、マシニングセンターは、同じ加工方法を使用して多工程複合加工を実行する最も一般的な工作機械です。工作機械複合加工は、加工精度と効率を向上させ、スペースを節約し、特に部品の加工サイクルを短縮できることが実証されています。
5. 多軸化
5軸リンクCNCシステムとプログラミングソフトウェアの普及に伴い、5軸リンク制御のマシニングセンターとCNCフライス盤（垂直マシニングセンター）が現在の開発のホットスポットとなっています。自由表面を加工する際のボールエンドミルカッターのCNCプログラミングにおける5軸リンク制御のシンプルさと、3Dサーフェスのフライス加工中にボールエンドミルカッターの適切な切削速度を維持できるため、加工面の粗さが大幅に改善され、加工効率が大幅に向上します。ただし、3軸リンク制御の工作機械では、切削速度がゼロに近いボールエンドミルカッターの端部が切削に参加することを避けられません。そのため、5軸リンク工作機械は、そのかけがえのない性能上の利点から、大手工作機械メーカーの間で活発な開発と競争の焦点となっています。
最近、海外ではマシニングセンターにおいて非回転工具を用いた6軸リンク制御の研究が進められている。加工形状の制約がなく、切込み深さも極めて浅いものの、加工効率が低すぎて実用化は難しい。
6. 知性
21世紀の製造技術発展における主要な方向性の一つは、インテリジェンスです。インテリジェント加工とは、ニューラルネットワーク制御、ファジィ制御、デジタルネットワーク技術、そして理論に基づく加工技術の一種です。これは、加工プロセスにおける熟練工の知的な活動をシミュレートすることで、人手による介入を必要とする多くの不確実な問題を解決することを目的としています。CNCシステムにおけるインテリジェンスの構成要素には、以下のような様々な側面が含まれます。
適応制御やプロセスパラメータの自動生成など、インテリジェントな処理効率と品質を追求します。
フィードフォワード制御、モーターパラメータの適応計算、負荷の自動識別、モデルの自動選択、セルフチューニングなどのインテリジェントな接続を容易にし、運転性能を向上させます。
インテリジェント自動プログラミング、インテリジェントヒューマンマシンインターフェースなどの簡素化されたプログラミングとインテリジェント操作。
インテリジェントな診断と監視により、システムの診断とメンテナンスが容易になります。
世界には数多くのインテリジェント切削・加工システムが研究されていますが、その中でも日本インテリジェントCNC装置研究協会の穴あけ加工向けインテリジェント加工ソリューションは代表的なものです。
7. ネットワーキング
工作機械のネットワーク制御とは、主に工作機械と外部制御システム、あるいは上位コンピュータ間のネットワーク接続とネットワーク制御を、搭載されたCNCシステムを介して行うことを指します。CNC工作機械は一般的に、まず生産現場と企業内のLANに接続し、その後インターネットを介して企業外部に接続します。これをインターネット/イントラネット技術と呼びます。
ネットワーク技術の成熟と発展に伴い、業界では近年、デジタル製造の概念が提唱されています。「e-マニュファクチャリング」とも呼ばれるデジタル製造は、機械製造企業の近代化の象徴の一つであり、今日では国際的な先進工作機械メーカーの標準的な供給方法となっています。情報技術の普及に伴い、国内ユーザーはCNC工作機械の輸入時に、リモート通信サービスなどの機能を求める傾向が高まっています。CAD/CAMの普及を背景に、機械製造企業はCNC加工設備の導入を加速させています。CNCアプリケーションソフトウェアはますます充実し、ユーザーフレンドリーになっています。エンジニアリングおよび技術担当者は、仮想設計、仮想製造などの技術をますます追求しています。複雑なハードウェアをソフトウェアインテリジェンスに置き換えることは、現代の工作機械開発における重要なトレンドになりつつあります。デジタル製造という目標の下、プロセスリエンジニアリングと情報技術の変革を通じて、ERPなどの先進的な企業管理ソフトウェアが数多く登場し、企業にさらなる経済的メリットをもたらしています。
8. 柔軟性
CNC工作機械のフレキシブルオートメーションシステムへの傾向は、ポイント（CNC単一機械、マシニングセンター、CNC複合加工機）、ライン（FMC、FMS、FTL、FML）からサーフェス（独立製造アイランド、FA）、ボディ（CIMS、分散ネットワーク統合製造システム）へと発展し、一方ではアプリケーションと経済性に焦点を当てています。 フレキシブルオートメーションテクノロジーは、製造業がダイナミックな市場の需要に適応し、製品を迅速に更新するための主な手段です。これは、さまざまな国の製造業の発展の主流の傾向であり、高度な製造分野における基盤技術です。 システムの信頼性と実用性を向上させることに焦点を当て、容易なネットワーク化と統合を目指しています。 ユニットテクノロジーの開発と改善を重視します。 CNC単一機械は、高精度、高速、高柔軟性に向けて発展しています。 CNC工作機械とそのフレキシブル製造システムは、CAD、CAM、CAPP、MTSと簡単に接続でき、情報統合に向けて発展しています。 ネットワークシステムは、オープン性、統合性、インテリジェンスに向けて発展しています。
9. 緑化
21世紀の金属切削工作機械は、環境保護と省エネを最優先に考え、切削工程のグリーン化を実現する必要があります。現在、このグリーン加工技術は、主に切削液を使用しないことに重点を置いています。これは、切削液が環境を汚染し、作業者の健康を害するだけでなく、資源とエネルギーの消費を増加させるためです。ドライカットは一般に大気雰囲気中で行われますが、切削液を使用せずに特殊なガス雰囲気（窒素、冷風、または乾式静電冷却技術を使用）で切断することも含まれます。ただし、特定の加工方法とワークピースの組み合わせでは、切削液を使用しないドライカットを実際に適用することは現在困難であるため、最小限の潤滑による準ドライカット（MQL）が登場しました。現在、ヨーロッパの大規模機械加工の10〜15％は、ドライカットと準ドライカットを使用しています。複数の加工方法／ワークの組み合わせに対応するように設計されたマシニングセンターなどの工作機械では、主に準ドライカットが用いられます。これは通常、機械の主軸と工具内部の中空通路を通して、ごく微量の切削油と圧縮空気の混合物を切削領域に噴霧するものです。様々な種類の金属切削機械の中で、ドライカットに最も一般的に使用されているのはホブ盤です。
つまり、CNC工作機械技術の進歩と発展は、現代製造業の発展に好ましい条件を提供し、製造業をより人間化された方向へと発展させてきました。CNC工作機械技術の発展とCNC工作機械の広範な応用により、製造業は伝統的な製造モデルを揺るがすほどの大きな革命を迎えることが予測されます。